JP2742082B2 - 負帯電性の電子写真用現像剤 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電子写真、静電記録、静電印刷、磁気記録
等における潜像を現像するための現像剤に関する。さら
に詳しくは、直接または間接電子写真現像方法におい
て、均一に負電荷に帯電し、正の静電荷像を可視化し
て、高品質な画像を与える電子写真用現像剤に関する。

〔従来の技術〕

従来電子写真法としては米国特許第2,297,691号明細
書等、多数の方法が知られているが、一般には光導電性
物質を利用し、種々の手段により感光体上に電気的潜像
を形成し、次いで該潜像を現像粉（以下トナーと称す）
を用いて現像し、必要に応じて紙等の転写材にトナー画
像を転写した後、加熱、圧力あるいは溶剤蒸気などによ
り定着し複写物を得るものである。またトナー画像を転
写する工程を有する場合には、通常、感光体上の残余の
トナーを除去するための工程が設けられる。

電気的潜像をトナーを用いて可視化する現像方法は、
例えば米国特許第2,874,063号明細書に記載されている
磁気ブラシ法、同2,618,552号明細書に記載されている
カスケード現像法および同2,221,776号明細書に記載さ
れている粉末雲法、米国特許第3,909,528号明細書に記
載されている導電性の磁性トナーを用いる方法などが知
られている。

これらの現像法に適用するトナーとしては、従来、天
然あるいは合成樹脂中に染料、顔料を分散させた微粉末
が使用されている。例えば、ポリスチレンなどの結着樹
脂中に着色剤を分散させたものを１〜30μ程度に微粉砕
した粒子がトナーとして用いられる。磁性トナーとして
はマグネタイトなどの磁性体粒子を含有せしめたものが
用いられている。いわゆる二成分現像剤を用いる方式の
場合には、トナーは通常ガラスビーズ、鉄粉などのキャ
リアー粒子と混合されて用いられる。

このような乾式現像用トナーには、一般に荷電制御剤
が使用されている。荷電制御剤は、含金属錯塩、染料な
どの有機系化合物が主として用いられる。これらは通
常、熱可塑正樹脂に添加され、加熱溶融分散し、これわ
微粉砕して、必要に応じて適当な粒径に調整され、トナ
ーが製造される。しかしながら、これらの荷電制御剤
は、構造が複雑で性質が一定していなく、安定性に乏し
い。また、熱混練時の分散、機械的衝撃、摩擦、温湿度
条件の変化、などにより分解または変質し易く、荷電制
御性が低下する現象を生じやすい。

従って、これらの荷電制御剤を用いたトナーを複写機
に用い現像すると、複写回数の増大に従い、荷電制御剤
が分解あるいは変質し、耐久中にトナーの劣化を引き起
こすことがある。

また、荷電制御剤の多くは、極性機を有しているため
に、樹脂中への分散不良になり、溶融混練後、粉砕した
ときに、制御剤がトナー表面に露出する。従って高湿条
件下で該トナーの使用のときには、これらの制御剤が極
性基を有するがために良質の画像が得られないという欠
点を有している。

このように、従来の荷電制御剤をトナーに用いた際に
は、トナー粒子間において、あるいはトナーとキャリヤ
ー間、トナーとスリーブのごときトナー担持体間におい
て、トナー粒子表面に発生する電荷量にバラツキを生
じ、現象かぶり、トナー飛散、キャリヤー汚染等の障害
が発生しやすい。またこの障害は、複写枚数を多く重ね
た際に顕著な現象となって表われ、実質上、複写機には
適さない結果となる。

さらに、高湿条件下においては、トナー画像の転写効
率が著しく低下し、使用に耐えないものが多い。また、
常温常湿においてさえも、該トナーを長期保存した際に
は、用いた電荷制御剤の不安定性のために変質を起し、
使用不可能になる場合もある。

さらに、多くの現像剤は、長期間にわたり潜像を忠実
に再現するのに好ましい特性を保持し得ない。初めは望
ましい性能を示すものも、長期間の連続使用で初期の特
性を保持せず、使用に耐えないものになってしまう。ま
たカブリを生じ、線画の複写においてエッジ周辺のトナ
ーの飛び散りを生じ、画像濃度も低下する。他の欠点と
しては、高温高湿度の環境条件下で、現像、転写を行う
際に、画像濃度の低下、線画の飛び散り、白抜け、カブ
リなどを生ずる。

このような欠点を解決する方法として、特開昭55−12
0041号や、特開昭59−34539号に、疎水性コロイダルシ
リカを添加し、トナーに高い流動性を付与し、かつ帯電
性を均一にする方法が開示されている。具体的には、例
えば、シリカ微粉体とジメチルジクロルシラン、ヘキサ
メチルジシランザン、シリコーンオイル等の有機ケイ素
化合物とを反応させ、シリカ微粉体表面のシラノール基
を有機基で置換し、疎水化したシリカ微粉体が用いられ
ている。これらのうちでも、疎水化処理として、シリコ
ーンオイル処理が好ましく、十分な疎水性を示し、か
つ、トナーに含有された時に優れた特性をトナーに付与
するようになるが、シリコーンオイル処理シリカ微粉体
は、電気抵抗が高いために長期間の繰り返し複写におい
てトナーの荷電量が大きくなりすぎ、濃度低下を招くと
いう欠点を有し、特に、低湿下でこの傾向が顕著であ
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の目的は、低湿下で、長期にわたり繰り返し複
写した際にも、帯電特性の変化のない負帯電性の電子写
真用現像剤を提供することにある。

本発明の更なる目的は、温度、湿度の変化に影響され
ない安定した画像を再現する負帯電性の電子写真用現像
剤、特に高湿時および低湿時の転写時の飛び散りや、転
写抜けなどのない転写効率の高い負帯電性の電子写真用
現像剤を提供することにある。

さらに他の目的は、長期間の保存でも初期の特性を維
持する保存安定性に優れた負帯電性の電子写真用現像剤
を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

すなわち本発明は、 負帯電性のトナーと処理カーボンブラックとを有する
電子写真用現像剤であり、 該処理カーボンブラックは、下記式（Ｉ） （ここで、Ｒは水素またはメチル基を表わし、ｎは整数
を表わす。） で示される温度25℃における粘度が100cps以下のシリコ
ーンオイルで加温下において処理されたカーボンブラッ
クであり、カーボンブラック100重量部当たり５〜50重
量部のシリコーンオイルで処理されていることを特徴と
する負帯電性の電子写真用現像剤に関する。

本発明において現像剤の一構成成分をなすカーボンブ
ラックとしては、粒子径が10〜70μｍのものが好ましく
使用でき、そのなかでも、導電性のファーネスブラック
やオイルファーネスブラック等がとくに好ましい。

上記のシリコーンオイルのなかでも、25℃における粘
度が100cps以下のものがカーボンブラックの処理用とし
て適している。

本発明において、シリコーンオイルのカーボンブラッ
クに対する添加量としては、カーボンブラック100重量
部に体して５〜50重量部が好ましく、加温下で処理する
と特に優れた効果が得られる。

一方、本発明の処理カーボンブラックの適用量として
は、現像剤に対して0.01〜10wt％のときに効果を発揮
し、特に好ましくは0.05〜3wt％添加した際に優れた安
定性を有する負帯電性の現像剤が得られる。

本発明で使用されるトナーの結着樹脂としては既知の
樹脂、例えば、ポリスチレン、ポリＰ−クロルスチレ
ン、ポリビニルトルエンなどのスチレンおよびその置換
体の単重合体；スチレン−Ｐ−クロルステレン共重合
体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−
プロピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合
体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−
アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチ
ル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、
スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メ
タクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブ
チル共重合体、スチレン−αクロルメタクリル酸メチル
共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチ
レン−ビニルメチルエーテル共重合体、スチンレン−ビ
ニルエチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルメチル
ケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチ
レン−イソプレン共重合体、スチレン−アクリロニトリ
ル−インデン共重合体、スチレン−マレイン酸共重合
体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体などのスチ
ンレン系共重合体；ポリメチルメタクリレート、ポリブ
チルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニ
ル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポ
リウレタン、ポリアミド、ポリビニルブチラール、ポリ
アクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、
フェノール樹脂、脂肪族又は脂環族炭化水素樹脂、芳香
族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックス
などが単独あるいは混合して使用できる。

本発明においては、これらの樹脂のなかでもスチレン
−アクリル系共重合体が好ましく用いられ、特にスチレ
ン−アクリル酸ｎ−ブチル共重合体、スチレン−メタア
クリル酸ｎ−ブチル共重合体、スチレンアクリル酸−２
−エチルヘキシル共重合体等が好ましく用いられる。

トナーに使用される着色材としては公知の染顔料、、
例えばカーボンブラック、フタロシアニンブルー、イン
ダンスレンブルー、ピーコックブルー、パーマネントレ
ッド、レーキレッド、ローダミンレーキ、ハンザイエロ
ー、パーマネントイエロー、ベンジジンイエロー等広く
使用することができる。

トナーを磁性トナーとして用いるために、磁性粉を含
有せしめてもよい。このような磁性粉としては、磁場の
中に置かれて磁化される物質が用いられ、鉄、コバル
ト、ニッケルなどの強磁性金属の粉末もしくはマグネタ
イト、γ−酸化鉄、フェライトなどの合金や化合物があ
る。この磁性粉の含有量はトナー重量に対して15〜70wt
％である。

また、本発明のトナーには、必要に応じて荷電制御剤
を添加せしめることも可能であり、そのような荷電制御
剤としては、モノアゾ染料の金属錯塩、サリチル酸系化
合物の金属錯塩等の負荷電制御剤が用いられる。

本発明の現像剤は種々の現像方法に適用することが可
能である。例えば、磁気ブラシ現像方法、カスケード現
像方法、特開昭53−31136号公報に記載された高抵抗磁
性トナーを用いる方法、特開昭54−42121号公報、同55
−18656号公報、同54−43027号公報などに記載された方
法、ファーブラシ現像方法、パウダークラウド法、タッ
チダウン現像法、インプレッション現像法などがある。

また本発明の現像剤は、コロナ放電帯電器、当接ロー
ラー帯電器等により発生する電界を用いる静電転写方法
に好適に用いられる。

〔実施例〕

以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本
発明はこれらに限定されるものではない。

実施例１ スチレン−アクリル酸ブチル（共重合体比＝8:2）共
重合体100重量部、磁性体としてマグネタイト60重量
部、離型剤としてポリプロピレンワックス４重量部、荷
電制御剤としてモノアゾ染料のクロム錯塩２重量部を混
合して、該混合物を145℃に加熱した２軸ルーダーにて
溶融混練した後に、冷却し、冷却物を機械式粉砕機にて
開口径2mmの金網を通過する程度まで粗粉砕し、次いで
風力式粉砕機ジェトミルにて10μ程度まで微粉砕した。
微粉砕品を風力式分級機・アルピネ100MZRにて体積平均
粒径が11〜13μとなるように粉級し、負帯電性の黒色粉
末（トナー）を調整した。

一方、粒子径がおよそ30mμの導電性ファーネスブラ
ック100重量部を激しく撹拌しながら、ジメチルポリシ
ロキサン（25℃における粘度が40cps）15重量部をキシ
レンにて、４倍に希釈した液を噴霧する。さらに撹拌を
続けながら、撹拌槽を約280℃まで昇温し、２時間保持
する。その後、冷却し、ジメチルポリシロキサン処理カ
ーボンブラックを得た。

前記黒色粉末に上記のジメチルポリシロキサン処理カ
ーボンブラックを0.4wt％添加し、負帯電性の電子写真
用現像剤とした。

この現像剤を市販の複写機（商品名、NP−7550、キヤ
ノン社製）に適用した。カブリのない鮮明な画像が得ら
れ、画像反射濃度は1.35であった。さらに、現像剤の低
温下での耐久性を調べるために、20℃、5RH％下で、画
像面積率２％の原稿をオリジナルとして、10万枚の繰り
返し複写を行なったところ、初期と遜色のないが像が得
られ、現像剤の帯電量もマイナス８μc/g前後を推移
し、摩擦帯電性も安定していた。尚、負帯電性の電子写
真用現像剤の帯電量は、現像機からトナーのみをファラ
デー・ゲージ中に吸収し、測定した。

一方、高湿環境（30℃、90RH％）下でも、画像濃度は
1.24でカブリ等の問題のない画像が得られた。

また、種々の環境下でも良好な転写性を示し、白抜け
や、線・画の飛び散りは認められなかった。

実施例２ 粒子径がおよそ13mμのオイルファーネスブラック100
重量部に、メチルハイドロジェンポリシロキサン（25℃
での粘度70cps）20重量部を実施例１と同様にして処理
を行なった。

上記処理カーボンブラック0.6wt％を実施例１の黒色
粉末に添加し、現像剤とした。この現像剤を実施例１と
同様にして評価したところ、良好な結果が得られた。

実施例３ 粒子径がおよそ60mμのオイルファーネスブラック100
重量部に、ジメチルポリシロキサン（25℃での粘度20cp
s）５重量部を実施例１と同様にして処理し、現像剤と
した。この現像剤を実施例１と同様にして評価したとこ
ろ、良好な結果が得られた。

実施例４ スチレン−メタクリル酸ブチル（共重合体比＝7:3）
共重合体100重量部、着色材としてカーボンブラック５
重量部、離型剤としてポリプロピレンワックス３重量
部、荷電制御剤としてサリチル酸系化合物のクロム錯塩
２重量部を混合して、以下実施例１と同様にして黒色粉
末を調整した。

粒子径がおよそ20mμの導電性ファーネスブラック100
重量部に、メチルハイドロジェンポリシロキサン（25℃
で粘度30cps）18重量部を用いて実施例１と同様に処理
した。

前記黒色粉末に上記の処理カーボンブラックを1.0wt
％添加しトナーとした。このトナー５重量部とフェライ
ト系キャリヤ95重量部とを混合し現像剤とした。

一方、セレン感光体上に正の静電潜像を形成し、これ
を上記現像剤で現像し、生成する粉像を普通紙にコロナ
放電器を使用して転写後、普通紙上の転写画像を熱ロー
ル定着器で定着した。

実施例１と同様にして評価したところ、良好な結果が
得られた。

〔発明の効果〕

以上説明したように、シリコーンオイルで処理された
カーボンブラックを含有した現像剤を使用すると、現像
剤の摩擦帯電性が安定化し、種々の環境下においても、
均一な負帯電性を示すようになる。特に一般式（Ｉ）で
示されるシリコーンオイルでカーボンブラックの表面を
被覆すると、良好な負帯電性を示すようになり、さらに
内部のカーボンブラックの導電性により過度の荷電の蓄
積が抑えられ、低湿下でも安定な摩擦帯電性を示すもの
と考えられる。従って、本発明に係る現像剤を用いる
と、カブリのない鮮明な、高濃度の画像を得ることがで
き、さらに長期間繰り返し使用しても、画像劣化を生じ
ず、高温高湿下または低温低湿下でも転写特性が良好
で、飛び散りや白抜け等の問題のない画像を得ることが
可能となった。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】負帯電性のトナーと処理カーボンブラック
   とを有する電子写真用現像剤であり、 該処理カーボンブラックは、下記式（Ｉ） （ここで、Ｒは水素またはメチル基を表わし、ｎは整数
   を表わす。） で示される温度25℃における粘度が100cps以下のシリコ
   ーンオイルで加温下において処理されたカーボンブラッ
   クであり、カーボンブラック100重量部当たり５〜50重
   量部のシリコーンオイルで処理されていることを特徴と
   する負帯電性の電子写真用現像剤。
2. 【請求項２】処理カーボンブラックは、現像剤に0.01〜
   10wt％含まれている請求項１の負帯電性の電子写真用現
   像剤。